扩散码发生器,码分多址通信设备及其扩散码生成方法

摘要

为了提供一个扩散码发生器,扩散码发生器能够提供难于进行通信拦截和偷听且不影响通信质量和传输数据。扩展码发生器产生扩散的信息数据速率周期的正交码表SP。扰频码发生器分别产生相对长周期的M长度码Sci,SCq。同相分量和正交分量的扩散码分别由ExOR电路计算,并且产生同相分量Ci的扩散码和正交分量的扩散码Cq。计时器改变当前在TTI周期中设置的正交码表SP。在这种情况下,能够仅由计时器6在TTI周期或者在使用TTI机会或者层1同步的间隔单元T3的T2=N*T1(N:整数)周期中转换。

说明书

本发明涉及扩散码发生器，使用该扩散码发生器的CDMA通信设备及其使用的生成扩散码的方法，特别地涉及在CDMA(码分多址)通信设备中扩散码的产生。

常规地，在CDMA通信设备中，一个码用于允许复合的通信，以便区别和分开通信信道，这些通信信道在FDMA(频分多址)系统中的频率是不同的而在TDMA(时分多址)系统中时间是不同的。

CDMA通信一个主要的优点是高隐蔽性能。能够保持这样高的隐蔽性能的决定因素是与扩散码周期长度高度地相关的。

正常地，用如在图11表示的配置产生这个扩散码。在图11中，使用扩展码发生器31以便保持扩散的每个数据(信息数据)的速率周期的正交性具有大约4至1024周期。在扩展码发生器31，使用沃尔什(Walsh)码和分级的正交码等等。

扰频码发生器32和33主要地用于提供在频率轴上的平均或者更可隐蔽的功率通量密度，通常使用例如M(最大的)长度码，即具有2³⁰周期左右的码。而且，在图11中，34和35表示异或(ExOR)电路。

另外，为了区别多个终端和通信信道，相同的基站使用对每个单个通信信道或每个单个终端唯一的扩散码，而且扰频码通常是共享的。在这种情况下，即使CDMA通信是可高度隐蔽的，如果识别上面的两个类型的码，拦截和偷听变得可能了。

日本的专利公开No.11-145933透露一种方法，在由上面的CDMA通信代表的扩频通信中，在发送和接收以使用扩散码的扩散方式的发射信号本身时的通信周期期间，可适用的扩散码表的类型周期的或不规则地在扩频装置之间改变，以便使该通信更隐蔽。

正如在图12表示的，这种方法提供用于产生不同类型的扩散码表的多个(N个)原始的扩散码发生器41-1至41N，和响应由选择开关42转换信号从这些原始的扩散码发生器41-1至41-N转换扩散码。

另一方面，上面的CDMA通信包括由3GPP(第三代合伙计划)考虑的WCDMA(宽带码分多址)方法。

上行链路传送信道至物理信道的3GPP规范结构正如在图中表示的，而下行链路传送信道至物理信道的3GPP规范结构正如在图4表示的。

另外，在DPCH的3GPP规范上行链路中处理是由如图5表示的程序执行的(过程S1至S11)，而DPCH的3GPP规范下行链路中处理是由如图6表示的程序执行的(过程S21至S32)。在这样的WCDMA方法中，使用扩散码的扩散调制是以包括图中表示的每个单个时隙的数据单位执行的。

虽然上述常规的CDMA通信是一个高隐蔽性的系统，如果该扩散码和扰频码可以被识别，则对其拦截和偷听变得可能。因此，如果在通信期间使用固定的扩散码表，甚至高隐蔽性的CDMA通信非常可能被截获和偷听。

另外，在上面公告中叙述的方法周期地或不规则地变化可适用扩散码表的类型，它不是决定是否在网络上改变扩散码表的类型，所以可能存在着在变化之后的扩散码表的类型可能与另外一个用户使用的类型重叠。

而且，正如在上面的公告中叙述的方法不考虑对网络特性影响，诸如在周期或不规则地改变扩散码表类型时的通信质量和传输数据，它可能导致随着扩散码表类型的变化而部分的消除数据等等从而影响通信质量和传输数据。

因此，本发明一个目的是解决上述问题和提供能够使通信难于被拦截和偷听而不影响任何通信质量和传送数据的一种扩散码发生器，使用扩散码发生器的CDMA通信设备和产生使用的扩散码的一种方法。

根据本发明的扩散码发生器包括：产生扩展码的装置，产生高正交性的码表；产生扰频码的装置，它产生长周期的码表；和计算装置，用于对分别在产生扩散码的上述装置和用于产生扰频码的上述装置中产生的码表进行逻辑运算，并且具有计时器装置，在通信期间用于改变在用于产生扩展码的上述装置或者用于产生扰频码的上述装置中产生的码表类型。

根据本发明的其它扩散码发生器包括：用于产生扩展码的装置，它产生高正交性的码表；用于产生扰频码的装置，它产生长周期的码表；和计算装置，用于对分别在产生扩散码的上述装置和用于产生扰频码的上述装置中产生的码表进行逻辑运算，并且它具有计时器装置，基于(循环冗余检验码)检验确定L1同步周期，在通信期间改变在用于产生扩展码的上述装置或者用于产生扰频码的上述装置中产生的码表类型。

根据本发明的另一个扩散码发生器包括：产生扩展码的装置，产生高正交性的码表；产生扰频码的装置，它产生长周期的码表；和计算装置，用于对分别在产生扩散码的上面叙述的装置和用于产生扰频码的上面叙述的装置中产生的码表进行逻辑运算，并且它具有计时器装置，至少基于用于控制发射功率的信号/噪声比退化触发，在通信期间用于改变在用于产生扩展码的上述装置或者用于产生扰频码的上述装置中产生的码表类型。

根据本发明的CDMA通信设备是使用由扩散码发生器产生的扩散码执行在基站和多个终端之间通信的通信设备，其中上述扩散码发生器包括：产生扩展码的装置，产生高正交性的码表；产生扰频码的装置，它产生长周期的码表；计算装置，用于对分别在产生扩展码的上述装置和产生扰频码的上述装置中产生的码表进行逻辑运算；和计时器装置，在通信期间改变在产生扩展码的上述装置或者产生扰频码的上述装置中产生的码表的类型。

根据本发明的其它CDMA通信设备是使用由扩散码发生器产生的扩散码执行在基站和多个终端之间通信的通信设备，其中上述扩散码发生器包括：产生扩展码的装置，产生高正交性的码表；产生扰频码的装置，它产生长周期的码表；计算装置，用于对分别在产生扩散码的上述装置和产生扰频码的上述装置中产生的码表进行逻辑运算；和计时器装置，基于由CRC(循环冗余检验码)检验确定的L1同步周期，在通信期间用于改变在产生扩展码的上述装置或者产生扰频码的上述装置中产生的码表的类型。

根据本发明的另一个CDMA通信设备是使用由扩散码发生器产生的扩散码执行在基站和多个终端之间通信的通信设备，其中上述扩散码发生器包括：产生扩展码的装置，产生高正交性的码表；产生扰频码的装置，它产生长周期的码表；计算装置，用于对分别在产生扩展码的上述的装置和产生扰频码的上述装置中产生的码表进行逻辑运算；和计时器装置，至少基于用于控制发射功率的信号/噪声比退化触发，用于改变产生扩展码的上述装置或者产生扰频码的上述装置中产生的码表的类型。

根据本发明的产生扩散码的第一方法是扩散码发生器之一，包括：产生扩展码的装置，产生高正交性的码表；产生扰频码的装置，它产生长周期的码表；和计算装置，用于对分别在产生扩散码的上述装置和用于产生扰频码的上述装置中产生的码表进行逻辑运算，其中在通信期间改变在用于产生扩展码的上面叙述的装置或者用于产生扰频码的上述装置中产生的码表类型。

根据本发明的产生扩散码的第二方法是扩散码发生器之一，包括：产生扩展码的装置，产生高正交性的码表；产生扰频码的装置，它产生长周期的码表；和计算装置，用于对分别在产生扩展码的上述装置和产生扰频码的上述装置中产生的码表进行逻辑运算，其中基于由CRC(循环冗余检验码)检验确定的L1同步周期，在通信期间改变在产生扩展码的上述装置或者产生扰频码的上述装置中产生的码表的类型。

根据本发明的产生扩散码的第三方法是扩散码发生器之一，包括：产生扩展码的装置，产生高正交性的码表；产生扰频码的装置，它产生长周期的码表；和计算装置，用于对分别在产生扩散码的上述装置和用于产生扰频码的上述装置中产生的码表进行逻辑运算，其中至少基于用于控制发射功率的信号/噪声比的退化引发，改变在用于产生扩展码的上述装置或者用于产生扰频码的上述装置中产生的码表类型。

根据本发明的产生扩散码的第四方法是使用扩散码发生器产生的扩散码执行在基站和多个终端之间通信的CDMA通信设备之一，其中在通信期间上述扩散码发生器改变码表类型，该码表是在产生高正交性码表的产生扩展码装置或者产生长周期码表的产生扰频码装置中产生的。

根据本发明的产生扩散码的第五方法是使用扩散码发生器产生的扩散码执行在基站和多个终端之间通信的CDMA通信设备之一，其中基于由CRC(循环冗余检验码)检验确定的L1同步周期，在通信期间所述的扩散码发生器改变码表类型，该码表是在产生高正交性的码表的产生扩散码装置或者产生长周期码表的产生扰频码装置中产生的。

根据本发明的产生扩散码的第六方法是使用扩散码发生器产生的扩散码执行在基站和多个终端之间通信的CDMA通信设备之一，其中至少基于用于控制发射功率的信号/噪声比退化触发，在通信期间上述扩散码发生器改变码表的类型，码表类型是在产生高正交性码表的产生扩展码装置或者产生长周期码表的产生扰频码装置中产生的码表类型。

即，本发明的CDMA通信设备是基于诸如TTI(传输时间间隔：L1同步周期)或SIR(信号/间隔比)之类的退化触发在通信期间通过改变扩展码或扰频码实现更高的隐蔽性能。

CDMA通信的一个主要优点是高隐蔽性能。能够保持这样高的隐蔽性能的决定因素是与扩散码的周期长度高度地相关的。因此，本发明周期地改变在通信期间的扩散码以便具有更进一步的隐蔽性能。

通常，扩展码发生器或者扰频码发生器被用于产生这样的扩散码。扩展码发生器用于保持扩散的数据(信息数据)的每个速率周期的正交性而且通常具有大约4至1024个周期，并且使用沃尔什码和分级的正交码等等。

扰频码发生器主要用于提供在频率轴上平均或者更可隐蔽的功率通量密度，因此通常使用诸如M长度码，即具有2³⁰周期左右的码。

而且，为了区别多个终端和通信信道，相同的基站使用对每个单个通信信道或每个单个终端唯一的扩展码，而且扰频码通常是共享的。虽然它是高隐蔽性能的系统，但是如果可以识别上面两个类型的码，通信的拦截和偷听变得可能了。

因此，在通信期间本发明基于由CRC(循环冗余检验码)检验和诸如用于控制发射功率等等的SIR(信号/间隔比)的退化触发确定的L1同步OK/NG的TTI(传输时间间隔：LI同步周期)改变上面的扩展码或者扰频码。因此它允许更高的隐蔽性能而不影响通信质量和传输数据，因此拦截和偷听通信是困难的。

图1是表示根据本发明实施例的扩散码发生器的配置方框图；

图2是表示根据本发明实施例的CDMA通信设备的传输部分配置的方框图；

图3表示3GPP规范上行链路的传送信道至物理信道的配置图；

图4是表示4GPP规范下行链路的传送信道至物理信道的配置图；

图5是表示DPCH的3GPP规范上行链路的配置图；

图6是表示DPCH的3GPP规范下行链路的配置图；

图7是表示根据本发明另外的实施例的扩散码发生器的配置方框图；

图8是表示根据本发明另一个实施例的扩散码发生器的配置方框图；

图9是表示根据本发明另一个实施例的CDMA通信设备的传输部分配置的方框图；

图10是表示根据本发明另一个实施例的扩散码发生器的配置方框图；

图11是表示根据常规例子的扩散码发生器配置例子的方框图；和

图12是表示根据常规例子的扩散码发生器的另外配置例子的方框图。

接下来，参见附图叙述本发明实施例。图1是表示根据本发明实施例的扩散码发生器的配置方框图。在图1中，扩散码发生器10是用于在CDMA通信系统中产生扩散码的电路，包括一个扩展码发生器1，扰频码发生器2、3，异或(ExOR)电路4、5和一个计时器6。

CDMA通信系统为了区别和分开通信信道允许使用一个码的多重通信，在FDMA系统中其频率不同而在TDMA系统中其时间不同的。

扩展码发生器1用于保持扩散的数据(信息数据)的每个速率周期的正交性而且通常具有大约4至1024个周期，并且使用沃尔什码和分级的正交码等等。

未示出的在基站侧和在终端侧的接收器分别利用这些码拥有的自动相关或者交叉相关实现与其它通信信道信号的分离。而且，只要保持与相同的基站通信，这个码不改变，除非分配一个特定码和目的地的基站或者扇区由于越区切换等等改变了。

扰频码发生器2、3主要用于提供在频率轴上平均或者更可隐蔽的功率通量密度，因此通常使用诸如M长度码，即具有2³⁰周期左右的码。因为它们周期的长度，这个扰频码保持高隐蔽性能。另外，未示出的基站具有唯一的码表，而且终端可以从它和译码信息知道周围基站的数量和状态。

正如在图1中表示的，如果扩展码表示为SP，而同相分量的扰频码和正交分量的扰频码分别表示为Sci和SCq，同相分量Ci的扩散码和正交分量Cq的扩散码可以分别表示如下。

Ci=SP+SCi

Cq=SP+SCq

在这里，+表示ExOR并且此后也如此。

事实上，利用这些和同相分量信息数据Di以及正交分量信息数据Dq进行如下计算，并且发送它。

发送信号=(Di+jDq)^*(Ci+jCq)

这个发送信号可以乘以在基站侧或者在终端侧的接收部分的扩散码的复共轭解调各自的信息数据。特别地，它将表示如下。

发送信号^*(Ci-jCq)

=(Di+jDq)^*(Ci+jCq)^*(Ci-jCq)

=A(Di+jDq)

在一些间隔以由计时器6拥有的周期T2(T2＞T1)改变上面的扩展码SP(周期T1)。为了易于解调处理等等，希望T2是T1的整数倍或者在层1的同步单元间隔。通过执行这个过程可以提供更高的隐蔽性能。在这种情况下，TTI(传输时间间隔：L1同步周期)输入该计时器，所以基于这样的TTI周期实现转换。

接下来参见图1叙述扩散码发生器10的操作。扩展码发生器1产生扩散的信息数据速率周期(=T1)的正交码表SP。另外，扰频码发生器2、3分别地产生相对长周期的M长度码Sci、SCq。同相分量和正交分量的扩散码分别由ExOR电路4、5计算，并且产生同相分量Ci的扩散码和正交分量的扩散码。

计时器6在由未示出的上层命令的一个TTI周期中改变当前设置正交码表SP为另一不同的类型。在这种情况下，仅仅在TH周期或者在T2=N^*T1(N：整数)的周期使用TTI机会或者层1同步的间隔单元T3由计时器6转换是可能的。而且，通过预先设置由计时器6通过系统侧的安排转换的类型能够增加隐蔽性能同时总体上考虑对系统的影响。

因为通常将特定数量等赋予码表SP，通过通知与基站通信的新数量或者通过决定预先改变的编号系统、周期和顺序可改变码表。

图2是表示根据本发明实施例的CDMA通信设备的传输部分配置的方框图。在图2中，根据本发明实施例的CDMA通信设备的传输部分包括一个扩散码发生器10，一个差错检测与校正/交错处理部分11，一个扩散调制部分12，一个频率变换部分13和一个无线电传输部分14。

正如在上面提到的，扩散码产生部分10在由上层命令的TTI周期中产生不同的扩散码表并且给予扩散调制部分12。差错检测与校正/交错处理部分11对每个单个传送块执行差错检测、校正和交错处理。

扩散调制部分12执行信号的扩散调制，在差错检测与校正/交错处理部分11利用从扩散码产生部分10给予的扩散码(诸如PN码)对该信号进行差错检测和校正/交错处理，并将其给予频率变换部分13。频率变换部分13变换来自扩散调制部分12的输出信号频率直到射频频带(RF频带)。这样获得的RF信号从无线电传输部分14通过未示出的天线发送与接收部分给予发送与接收天线，然后辐射到空间。

从扩散码产生部分10把在此时将要确定的类型的扩散码表给予扩散调制部分12，并且在扩散调制部分12中，这个扩散码用于执行扩散调制。正如在常规的情况下，从扩散调制部分12输出的信号进行处理，诸如频率变换和发射功率控制(功率放大)，然后辐射到空间。

图3表示3GPP规范上行链路的传送信道至物理信道的结构。在图3中，在上行链路中的每个数据(每个数据单元T_super=720ms)包括帧#0至#71(每个帧单元是T_f=10ms)，和每个帧包括时隙#0至#14[每个时隙单元是s_lot=2560码片，10^*2^k比特(k=0,…,6)]。

每个时隙包括导频(Pilot)(N_pilot比特)和TFCI(传送格式组合指示符)(NTFCI比特)，和FBI(反馈信息)(N_FBI比特)，和TPC(发射功率控制)(N_TPC比特)或者数据(Data)(N_data比特)。

图4表示4GPP规范下行链路的传送信道至物理信道的结构。在图4中，在下行链路中的每个数据(每个数据单元T_super=720ms)包括帧#0至#71(每个帧单元是Tf=10ms)，和每个帧包括时隙#0至#14[每个时隙单元是T_slot=2560码片，10^*2^k比特(k=0,…,7)]。

每个时隙包括TFCI(N_TFCI比特)(DPCCH)，和数据1(Data1)(N_data1比特)(DPDCH)，和TPC(N_TPC比特)(DPCCH)，和数据2(Data2)(N_data2比特(DPDCH)，导频(pilot)(N_pilot比特)(DPCCH)

图5是表示DPCH的3GPP规范上行链路中处理流程的流程图，而图6是DPCH的3GPP规范下行链路中处理流程的流程图。

在DPCH的上行链路中，CRC(循环冗余检验码)加到处理S1中的每个传送块(CRC附件)。

在处理S2(TrBk连接/码块段)中，将a块(1a N)的传送块与增加的CRC连接。通常，连接单位是为每个单个传送信道实现的。段是在连接的码块比特数Xi超过某个值z的情况下实现的。被分开的数量Ci是对xi/z加1的解答的值的整数部分。因为在任何分开的单元块中的比特数量是相同的，一个装填比特(全部的‘0’)被插入最后的单元块中用于调节。

纠错是在处理S3中执行(信道编码)的，并且在处理S5中，交错是在每个TTI(传送时间间隔：L1同步周期)执行(第一交错)。

在处理S7(速率匹配)中，考虑每个单个传送信道需要的质量执行速率匹配(重复或穿孔)，以便不超过可以映射到单个传送信道的物理通道的比特总数。

传送信道以10ms的单位划分，即在处理S8中的无线电帧(TrCH多路复用)，并且它是在处理S9中由多个物理通道(物理信道段)发射的情况下实现的。

在无线电帧(10ms)中的交错是在处理S10(第二交错)中实现的，并且映射到物理信道是在处理S11执行的(物理信道映射)。顺便指出，处理S4(无线电帧均衡)和处理S6(无线电帧段)的描述被省略了，因为他们不直接与这个技术相关。

在下行链路对于DPCH的处理与在上述上行链路对于DPCH的处理相反，即以S21到S32的顺序，并且增加处理S28(固定的位置插入DTX指示)。

通常，L1同步的OK/NG是由CRC检验确定的。在WCDMA方法中，因为执行无线电帧段，CRC比特加到通过适当的规则综合的无线电帧N小片的数据比特，它被检验以便实现它(参见图3)。

上面的N×帧周期(例如，10ms,20ms,40ms,80ms等等)的时间被称作TTI，并且通过参见它来转换扩散码可以简化硬件处理。另外，TTI依据使用的申请(话音或者数据通信等等)是不同的，并且它是由上层规定。这个TTI输入到计时器6以便使得这个时间用于转换的定时。

图7是表示根据本发明另外的实施例的扩散码发生器配置的方框图。在图7中，根据表示在图1的本发明实施例，除了基于一个TTI周期由计时器6在扰频码发生器2,3中产生的同相分量SCi的扰频码和用于正交分量SCq的扰频码被改变之外，扩散码发生器15具有与扩散码发生器10相同的配置，其中相同的分量具有相同的码。另外，相同的分量的操作与在本发明的实施例中的操作是相同的。

这样，基于TTI周期，由计时器6改变同相分量的扰频码和正交分量的扰频码还可以提供更高的隐蔽性能，它不要求冗余的硬件和处理。

图8是表示根据本发明另一个实施例的扩散码发生器配置的方框图；在图8中，根据表示在图1中的本发明的实施例，除了提供计时器7以便基于SIR(信号/间隔比)的退化触发改变扩展码SP之外，扩散码发生器16具有与扩散码发生器10相同的配置，在此相同的分量具有相同的码。另外，相同的分量的操作与在本发明的实施例中的操作是相同的。

在通信期间CDMA通信设备不断地测量和/或者估计SIR以便使用它发射功率控制等等。构成一个终端，所以如果这个SIR被降级了，要求从每个单个时隙给基站增加发射功率。

因此，本发明另一个实施例具有输入向基站增加发射功率的请求的计时器7，和当它连续发生N次时命令扩展码发生器1改变扩展码SP，因此提供更高的隐蔽性能而不要求冗余的硬件和处理。

图9是表示根据本发明另一个实施例的CDMA通信设备的传输部分配置的方框图。在图9中，根据本发明另一个实施例的CDMA通信设备的传输部分包括差错检测和校正/交错处理部分11，扩散调制部分12，频率变换部分13，无线电传输部分14，扩散码发生器16和SIR测量/估计部分17。在这里，因为他们执行上面提到的操作，因此省略了对差错检测和校正/交错处理部分11，扩散调制部分12，频率变换部分13和无线电传输部分14的描述。

在通信期间，SIR测量/估计部分17不断地测量和/或者估计SIR，而且如果这个SIR被降级，它发送向未示出的基站增加发射功率的请求，在此增加发射功率的请求被用于控制发射功率等等。

另一方面，扩散码发生器16具有上述配置，而且如果从SIR测量/估计部分17输入增加发射功率的要求，和当连续发生N次时，它命令扩散码发生器1改变扩散码SP，以便可以提供更高的隐蔽性能而不要求冗余的硬件和处理。

此外，计时器6还可以基于TTI周期使用来自SIR测量/估计部分17的增加发射功率的要求作为触发来执行转换。另外，通过预先设置由计时器6根据该系统侧安排转换的类型能够提供更高的隐蔽性能同时总体上考虑对系统的影响。

图10是表示根据本发明又一个实施例的扩散码发生器的配置的方框图。在图10中，根据表示在图8的本发明的另一个实施例，除了基于SIR的退化触发改变由计时器7在扰频码发生器2，3中产生的同相分量SCi的扰频码和用于正交分量SCq的扰频码之外，扩散码发生器18具有与扩散码发生器16的相同的配置，其中相同的分量具有相同的码。另外，相同的分量的操作与在本发明的另一个实施例中的操作是相同的。

因此，通过基于SIR的退化触发由计时器7改变同相分量SCi的扰频码和用于正交分量SCq的扰频码也可以提供更高的隐蔽性能，它不影响通信质量和传输数据。

如上所述，在通信期间，产生本发明扩散码的方法改变了基于通过CRC检验确定的L1同步周期在产生高正交性码表的产生扩展码装置或者产生长周期的码表的产生扰频码装置中产生的码表的类型，因此具有难于拦截和偷听通信的效果，而不影响通信质量和传输数据。

而且，在通信期间，基于至少用于控制发射功率的信号/噪声比的退化触发，产生本发明扩散码的方法改变了在产生高正交性码表的产生扩展码装置或者产生长周期的码表的产生扰频码装置中产生的码表的类型，因此具有难于拦截和偷听通信困难，而不影响通信质量和传输数据。